אין אחד שלא מכיר אותה או לא נתקל בה פעמים רבות בחייו. סיפורים רבים סופרו על החיידקים המסוכנים ששורצים בה, ושאפילו המגע הקטן שבקטנים בה עלול להיות איום ונורא. היא האיוּם הגדול ביותר על כל מכונה, גשר או סתם קורה שעשויה מברזל, ונזקיה הרבים עולים לתעשייה ולכל אחד מאיתנו הרבה מאוד כסף. ניחשתם נכון מדובר בחומר החום-אדמדם הזה שנקרא חלודה.

למרות המוניטין השלילי שיצא לחלודה, האם יצא לכם פעם לעצור לרגע ולחשוב איך היא נוצרת ואם אפשר למנוע את היווצרותה ואת התפשטותה. וגם, האם החלודה באמת מסכנת את בריאותנו?

חלודה נוצרת כשברזל עובר תהליך של חמצון בנוכחות של מים וחמצן, שנמצאים בכל רגע נתון באוויר שאנו נושמים. למעשה, הברזל אינו המתכת היחידה שעוברת תהליך חמצון, אלא כל מתכת עוברת תהליך כזה ברמה זו או אחרת. כסף, זהב ופלטינה, למשל, משתייכות לקבוצת המתכות האצילות שכמעט אינן מתחמצנות. לעומת זאת, אבץ, נחושת וברזל שייכים לקבוצת מתכות המעבר שמתחמצנות בקלות.

תהליך החמצון של המתכות נקרא "קורוזיה", או בעברית שיתוך. חלודה היא מקרה פרטי של שיתוך שבו הברזל מתחמצן ליצירת תחמוצת ברזל. אז מדוע תהליך החמצון של הברזל זכה לכבוד כה רב, התבדל מכל שאר המתכות וזכה לשם משל עצמו?

ריאקציית חמצון-חיזור

הברזל, שמצוין באותיות  Feבטבלה המחזורית (קיצור של Ferrum בלטינית), הוא המתכת הנפוצה ביותר בכדור הארץ – ולכן הוא זול יחסית למתכות אחרות. כמו כן הוא מתאפיין בעמידות רבה ובחוזק מכני גבוה מאוד שהפכו אותו לאמצעי פופולרי מאוד לבניית גשרים, בניינים, ספינות, מכונות, כלי רכב ועוד. אך אליה וקוץ בה, החיסרון והאויב הגדול ביותר של הברזל הוא דווקא הוא עצמו. החלודה, או תחמוצת הברזל שנוצרת על פני שטח הברזל, איננה חזקה כמוהו. אפילו להיפך, היא חלשה ופריכה עד כדי כך שאפשר לקלף אותה ולפורר אותה בידיים חשופות.


שרשרת מחלידה. תמונה זו צולמה בידי WikipedianMarlith ונלקחה מויקיפדיה

התהליך הכימי שמתאר את היווצרות החלודה נקרא ריאקציית חמצון-חיזור. בתהליך זה אטום או מולקולה לוקחים אלקטרונים מאטום או ממולקולה אחרים. התהליך הזה מתרחש בגלל הפרש פוטנציאלי חיזור שקיים בין כל שתי מולקולות או אטומים בטבע. ככל שפוטנציאל החיזור של אטום מסוים הוא גבוה יותר כך יגבר ה"רצון" שלו לקבל אלקטרונים (כלומר לעבור תהליך של חיזור). לכן, אם שני אטומים שונים ייצרו ביניהם מגע, אלקטרונים יעברו מהאטום בעל פוטנציאל החיזור הנמוך לזה בעל פוטנציאל החיזור הגבוה.

בגלל התהליך הזה, אם נכניס מוט ברזל לכוס המכילה תמיסת יוני ברזל, ומגנזיום לתוך כוס אחרת המכילה תמיסת יוני מגנזיום, נוכל באמצעות חיבור של שתי המתכות עם חוט מוליך ליצור תא אלקטרוכימי שיאפשר זרימת אלקטרונים ממתכת אחת לשנייה. מאחר שלברזל יש פוטנציאל החיזור הגבוה משתי המתכות, האלקטרונים יזרמו בצורה ספונטנית (ללא השקעת אנרגיה) מהמגנזיום לברזל. במקרה כזה נאמר שהמגנזיום התחמצן (מסר אלקטרונים) והפך לתחמוצת מגנזיום, ואילו הברזל התחזר (קיבל אלקטרונים) והפך מתחמוצת ברזל לברזל טהור (Fe).

בתא אלקטרוכימי, המתכת שמוסרת אלקטרונים נקראת אנודה וזו שמקבלת אלקטרונים נקראת קתודה, כפי שניתן לראות באיור הבא: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

תא אלקטרוכימי המורכב מאנודת מגנזיום וקתודת ברזל. התמונה נלקחה מוויקיפדיה.

כפי שהמגנזיום מתחמצן בשל נוכחות חומר בעל פוטנציאל חיזור גבוה יותר הברזל כך מתרחש תהליך החמצון של הברזל בשל נוכחות החמצן באוויר. כפי שכבר צוין בהתחלה, על מנת שתהליך החלדת הברזל ייצא לפועל חייבים להיות בקרבתו גם מים (H2O) וגם חמצן (O2). התחמצנות הברזל מתרחשת בכמה שלבים, שבמהלכם החמצן לוקח אלקטרונים מהברזל כדי ליצור יוני ברזל (Fe+3), המים מגיבים עם יוני הברזל שנוצרו בסדרת ריאקציות, עד שבסוף נוצרת החלודה, או בשמה הכימי Ferric Oxide, שנוסחתה הכימית היא Fe2O3.

הריאקציה המסכמת של תהליך החמצון היא:                                       4Fe + 3O2     2Fe2O3      

שאלה של חוזק

כאמור, תהליך חמצון דומה לברזל עוברות גם מתכות אחרות, למשל אלומיניום. מדוע איננו רואים חלודה, סימני התקלפות או שינוי צבע במקרה אחרים?

הסיבה לכך טמונה בתכונות המכניות ובחוזק של תחמוצת האלומיניום (Al2O3) בהשוואה לתחמוצת הברזל. תחמוצת האלומיניום הרבה יותר קשיחה מתחמוצת הברזל ולכן איננה מתקלפת. בשל כך, היא בעצם יוצרת מעל האלומיניום שכבת מגן שמונעת מהחמצן והמים שבאוויר להגיע למתכת שמתחתיה וכך תהליך החמצון נעצר בשלב מוקדם.

תהליך זה נקרא פסיבציה (מניעת התחמצנות) עצמית, מכיוון שתחמוצת האלומיניום עצמה מונעת משאר האלומיניום להתחמצן. לעומת זאת, תחמוצת הברזל פריכה ושבירה ולכן מתקלפת אחרי היווצרותה וחושפת אזורים חדשים של ברזל שמוכן להתחמצן. בנוסף, ההתקלפות מגדילה את שטח הפנים של הברזל ולכן מאיצה עוד יותר את תהליך ההתחמצנות. ניתן לכן לומר שהחלדת הברזל היא תהליך שמחזק את עצמו, כך שמרגע שהחל קצב יצירת החלודה ילך ויגדל.

סיכום ביניים

תהליך יצירת החלודה מורכב לפיכך משלושה שלבים עיקריים:

  1. חמצן ומים מהאוויר מתחילים לחמצן את הברזל בפני השטח החשופים שלו ונוצרת חלודה (Fe2O3).
  2. החלודה הפריכה מתקלפת וחושפת את הברזל מתחתיה לחמצן ומים מהאוויר.
  3. חמצן ומים מגיעים לאזורים החשופים והחלודה ממשיכה להיווצר ולהתפשט בברזל עד שכולו התחמצן.

תהליך ההתחמצנות של הברזל | איור: מאת המחבר.

אז מה עושים נגד החלודה?

ראינו עד כה איך החלודה פוגמת באיכות הברזל ולכן מסכנת את קיומו של כל מבנה או רכיב שמכיל ברזל. אם כך, מדוע אנו מסתכנים בכלל בקריסת בניינים וגשרים, טביעה של ספינות או סתם בכך שרכיב חשמלי יפסיק לעבוד? הרי קיימות מתכות חזקות אחרות שעמידות הרבה יותר בפני חמצון?

התשובה הצפויה היא כמובן כסף. הברזל הוא מתכת זולה יחסית למתכות חזקות אחרות שעמידות יותר ממנו בפני חמצון למשל טיטניום. במקום לשלם הרבה מאוד על טיטניום, עדיף להשקיע קצת יותר במציאת פתרונות זולים לבעיית ההחלדה של הברזל.

כמה פתרונות מאפשרים להתגבר על היווצרות החלודה והתפשטותה. הדרך הטריוויאלית והזולה ביותר היא לצפות את הברזל בצבע שמן, כפי שנעשה למשל בגדרות של גני ילדים ובתי ספר. כך אפשר למנוע מהמים להגיע לברזל, וכאמור בלי מים תהליך יצירת החלודה לא מתרחש. עלותה של השיטה הזאת נמוכה יחסית, אך חסרונה הגדול הו שהיא דורשת צביעה ותחזוקה שוטפת של הברזל כדי למנוע את התקלפות הצבע. קיימות עוד כמה שיטות שמבוססות על עקרון ציפוי הברזל, וכולן מוגדרות שיטות פסיביות, כלומר שיטות שאינן מסכלות את שיתוך הברזל באמצעים כימיים פעילים אלא מונעות את התנאים הדרושים להיווצרות התהליך.

שיטה אלגנטית ויעילה שמונעת את שיתוך הברזל בצורה אקטיבית נקראת הגנה קתודית. השיטה מנצלת את העובדה שלכל חומר יש פוטנציאל חיזור שונה, כך שאלקטרונים יעברו לחומר בעל פוטנציאל החיזור הגבוה יותר.

איך היא עובדת? מצמידים לברזל מתכת בעלת פוטנציאל חיזור נמוך יותר – בדרך כלל אבץ כך שנוצר ביניהם מגע שמאפשר הולכת אלקטרונים. כאשר הברזל מתחמצן מהחמצן שבאוויר הוא אמנם מאבד אלקטרונים, אך מכיוון שקיים מגע בינו לבין האבץ הוא משלים את האלקטרונים שאבדו לו בכך שהוא לוקח אלקטרונים חלופיים מהאבץ. במצב שנוצר כך, החמצן בעצם לוקח בצורה עקיפה אלקטרונים מהאבץ שמתחמצן בעוד הברזל נותר ללא פגע (דוגמה לכך אפשר לראות בתמונה למטה). במקרה זה האבץ מוסר אלקטרונים לברזל, ולכן הוא מתפקד כאנודה והברזל כקתודה. מכאן גם נובע השם של השיטה: הגנה קתודית, כלומר הגנה על הברזל (קתודה). השיטה הזאת יעילה ונמצאת בשימוש רב, בעיקר להגנה על שלדי ספינות וצינורות ברזל.

חתיכת אבץ שמוצמדת לשלד ספינה מברזל. האבץ התחמצן ואילו הברזל נותר ללא פגע. התמונה נלקחה מוויקיפדיה.

יש עוד שיטות רבות, מגוונות וזולות יחסית שמונעות ביעילות את יצירת החלודה על הברזל. בזכותן הברזל נותר גם כיום המתכת האטרקטיבית והנפוצה ביותר בתעשייה.

חשוב גם לציין שבדרך כלל הברזל שאנו רואים בחיי היומיום איננו נמצא בצורתו הטהורה אלא בתערובת עם חומרים אחרים. למשל, החדרת אחוז מועט של פחמן (C) לתוך הברזל מעניק לנו פלדה, שחזקה לאין ערוך מהברזל בצורתו הטהורה אך גם היא ינה מוגנת מפני שיתוך. לעומת זאת, אם נשלב את הברזל עם מתכות אחרות כמו ניקל (Ni) או כרום (Cr) נקבל את הנירוסטה המפורסמת (Stainless steel או פלדת אלחלד) שממנה עשויים רוב הסירים וכלי האוכל שלנו. בניגוד לפלדה, הנירוסטה עמידה מאוד בפני שיתוך, אך גם מחירה גבוה בהתאם.

אז בפעם הבאה שתראו חלודה, אל תיבהלו ותברחו לצד השני של הרחוב. פשוט עצרו לרגע והקדישו זמן קצר כדי להשתאות ולהתפעל ממנה, שהרי אתם חוזים בריאקציית חמצון-חיזור פעילה של הטבע. ולמען הסר ספק, בניגוד למה שחושבים רבים החלודה איננה הגורם להידבקות בחיידקיי הטטנוס, מפני שהחיידקים האלה נמצאים בדרך כלל דווקא באדמה ובצואת בעלי חיים, ולא בחלודה. לכן כל פציעה מחפץ חד ומלוכלך שהיה במגע עם האדמה עלול באותה מידה לגרום להידבקות, בין אם הוא חלוד ובין אם לא.

רן טבעוני
דוקטורנט, המחלקה לחומרים ופני שטח
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

62 תגובות

  • עמי

    צמיד נחושת

    שלום
    קיבלתי צמיד נחושת
    אפשר למנוע את הירוקת שהוא משאיר לי על היד?

  • צביקה

    פתיחת בורג חלוד

    קניתי רכב אספנות באירופה (מוטורהום קראוון) מדגם פיאט דוקטו בן 30 שנה. הברגים בחיבור האגזוז למנוע חלודים מאוד. אני חייב לפתוח אותם כדי להחליף את האטם במקום החיבור של האגזוז למנוע. באיזה חומר כימי להשתמש כדי לפתוח את הברגים העקשנים מבלי שישברו. תודה על תשובתכם. אגב, האם יש אפשרות לקבל את התשובה למייל? או לפחות תזכורת למקום התשובה?

  • ענת

    שאלה

    שלום.
    איזו סכנה יכולה תהיות להיווצרות חלודה בקופסאו. שימורים/קופסאות של מזון לתינוקות (תמ"ל) וכדומה?

  • אנונימי

    האם קיימת פליטת רעלים כתוצאה מחימום נירוסטה?

    שלום רב,
    ברצוני לדעת האם כתוצאה מחימום נירוסטה נפלטים רעלים לאוויר ואם כן באילו טמפרטורות?
    תודה מראש

  •  אפרים אביה

    מי שקורא עדות זו היום צריך

    מי שקורא עדות זו היום צריך לחגוג איתי ובני משפחתי כי הכל התחיל כבדיחה לאנשים מסוימים ואחרים אמרו שזה בלתי אפשרי. שמי אפרים אביג'ה ואני מירושלים, אבל אני עוברת לגליל עם אשתי. אני נשואה באושר עם שני ילדים ואישה יפה. משהו נורא קרה למשפחתי, איבדתי את מקום עבודתי ואשתי עזבה את ביתי כי לא יכולתי לטפל טוב בעצמי ובמשפחה. אותה וילדיי באותה תקופה מסוימת. הצלחתי תשע שנים, אף אישה לא תתמוך בי כדי לטפל בילדים. אני מנסה לשלוח הודעת מבחן לאשתי אבל היא מונעת ממני לדבר איתה. אני מנסה לדבר עם חברתה ומשפחתה אבל אני עדיין יודע שמישהו יכול לעזור לי ושלחתי את הבקשה אחר כך לכל כך הרבה חברות, אבל עדיין אל תתקשר אליי, עד שיגיע יום נאמן שלעולם לא אשכח בחיי. . כשפגשתי חבר ותיק שלי אליו הסברתי את כל הקשיים שלי והוא סיפר לי על אדם נהדר שעזר לו להשיג עבודה טובה בחברת קוקה קולה והוא אמר לי שזה קסם גלגולי, אבל אני אדם שמעולם לא מאמין בכישוף אבל החלטתי לנסות ויצרתי איתו קשר דרך doctorosagiede75@gmail.com. הוא הורה לי והראה לי מה לעשות בשלושת הימים האלה של השקת הכישוף. עקבתי אחר כל ההוראות ועשיתי את מה שהוא ביקש ממני לעשות טוב. Drosagiede דאג שהכל יתנהל כשורה ואשתי תראה אותי שוב אחרי העבודה הנפלאה Drosagiede. אשתי מתקשרת אלי עם מספר לא ידוע והתנצלה והיא אמרה לי שהיא ממש מתגעגעת אלי והילדים שלנו ואשתי חוזרים הביתה. ואחרי יומיים התקשרה חברה ששלחתי את מכתב התודה שלי, עכשיו אני מנהל החברה למופת כאן בארצות הברית. אני ממליץ שאם יש לך בעיות כמו להחזיר את האקס שלך או לרפא אותך ממחלות כמו HIV וסרטן, שלח הודעה למייל זה: doctorosagiede75@gmail.com או whatsapp +2349014523836 ותקבל את התוצאה הטובה ביותר. קח דברים כמובנים מאליהם וזה ייקח ממך. אני מאחל לך את הטוב ביותר.

  • גיא

    אלקטרושליליות של החמצן

    כאמור במאמר החמצון מתבצע יותר כשיש ריכוז גבוה יותר של מים, בין אם סתם לח או שהמתכת נמצאת במים.
    לי ידוע משיעורי כימיה שO2 הוא פחות יציב מH2O, זו הסיבה שבגללה מלכתחילה החמצן התחבר למימנים, זו נקודת המפתח בכל עניין חמצון חיזור הזה שקורה לא רק עם חמצן בטבע.
    השאלה שלי היא למה קורוזיה נפוצה יותר בסביבת מים, למה במדבר כמעט ואין קורוזיה, הרי חמצן באוויר מספיק רוצה לשנות את מצבו ולהתאזן בכך שהוא מבצע חיזור עם מתכות, הלא כן?

  • כיתה ח'5, אורט ...

    האם חלודה משפיעה על המסה של מתכת מחלידה?

    אבקש לדעת כיצד משפיעה החלודה על מסת מתכת אשר מחלידה?
    תודה
    כיתה ח'5, אורט עירוני ד

  • אברהם בן עזרא

    אבקש לדעת כיצד מחושבת הגדלת

    אבקש לדעת כיצד מחושבת הגדלת נפח החלודה ביחס לברזל שעובר תהליך קורוזיה?
    פי כמה גדלה בנפח תחמוצת הברזל ביחס לברזל המקורי?
    תודה
    אברהם בן עזרא
    avram@benezra.co.il
    0526010262

  • גוגי

    פי 7 בנפח

  • ודים

    פי 2

  • julian

    אבקת Iron oxide במלט/ בטון תפגע בברזל שבתוך הבטון ?

    שלום רב... האם אבקת iron oxide שעורבבה עם צמנט לבנה וחול בכדי לצבוע את המלט/בטון תפגע ותחליד את הברזל שמכוסה על ידי הבטון / מלט ??

  • שי

    שאלה

    אפשר להחזיר את שיתוך הברזל לאחור?

  • שימי

    קורוזיה

    שלום רב רציתי לדעת לגבי קורוזיה, מהי מהירות התפתחותה, האם יכול להיות הדבר תהליך ארוך ואם כן כמה?
    או מדובר ברגע אחד פתאומי שבו קורה התהליך?
    לדוג ברכיב חשמלי לוח אם או משהו כזה

  • אבורומי אדריכלים

    דר. רן טבעוני ערב טוב

    דר. רן טבעוני ערב טוב
    ברשותך, אנחנו משרד אדריכלים ובין היתר מתכננים גדרות רשת מסביב למגרש ספורט על שפת הים.
    רציתי לדעת מה השיטה הבטוחה ביותר מבחינת גילוון ו/או צבע ו/או כל שיטה אחרת בכדי להבטיח כי הרשת לא תחליד תוך זמן קצר יחסית.
    האם גילוון חם (טבילה באבץ חם) וצביעה בתנור שתי שכבות - דהיינו עד לקבלת עובי צבע של עד 80 מיקרון - יכול להבטיח שהרשת לא תחליד לתקופה של עד כמה שנים ?
    האם באמת כל הספקים של מתכות / גדרות לא נותנים אחריות אם המבנה נמצא על שפת הים ?

  • שיר כהן

    ד"ר רן טבעוני צהריים טובים,

    ד"ר רן טבעוני צהריים טובים,
    שמחתי לקרוא את המאמר שלך ולמדתי ממנו כמה דברים.
    אשמח אם תקדיש לי דקה מזמנך לטובת שאל בהגנה קטודית.
    אם אני מחברת צינור מנירוסטה לצינור מסוג X65 שתפקידם הוא העברת גז ונפט בצנרת תת ימית ( תכנון מערכת ניסוי).
    במידה ואני רוצה לבודד את הצינורות חשמלית על מנת למנוע מהקורוזיה להתפח האם אפשרות של חיבור חיצוני של אבץ הינה אפשרות הגיונית, או שיש צורך בהארכה, חיבור של מגנזיום למערכת.?? תודה והמשך יום טוב

  • פוליאנה

    האם שתיית מים עם חלודה מזיקה לבריאות?

    כאשר צנרת המים חלודה, המים היוצאים מהברז הם בצבע צהוב עד חום (אפשר לתת למים לזרום מעט, והצבע מתבהר). האם בישול או שתייה של מים כאלה מזיקה לבריאות?

  • רחל פלינט

    חלודה במקפיא

    יש לי חלודה בבתא ההקפאה של המקרר-בפריזר. כל טכנאי שהיה אמר שזה לא נורא מתחת לקרר יש קורוזיה [כתמיםבצבע טורקיז]על הרצפה.המקרר בן22.השאלה אם בגלל החלודה כדאי שאחליף מקרר.אודה על
    תשובה דחופה

  • אליאור

    מה חלודה עושה למתכות

  • מישאל

    שמירה על מראה חלוד

    ארצה לדעת כיצד אני משמר את המראה החלוד מבלי שימשיך להתפשט ?

  • גוגי

    Whether steel

  • אסתר

    איזה דבר אתה רוצה לשמר?

    אנחנו עשינו ניסוי עם מסמרי ברזל חלודים ובכדי לשמר את החלודה שמנו אותם בתוך תמיסת אגר

  • סתם סקרן

    תהליך העברת אלקטרונים

    צויין בכתבה שלמעשה באופן עקיף החמצן בעצם לוקח אלקטרונים מהאבץ בעוד הברזל נותר ללא פגע.
    כמות האלקטרונים באבץ הרי מוגבלת, מה יגרום לכך שהתהליך ימשיך ללא הפסקה?
    אודה לך על התשובה

  • דורי

    התנפחות של הברזל כאשר מחלידה

    תודה רבה למדתי רבות, אני מתעסק בארכיאולוגיה ופעמים רבות אני מזהה היווצרות של סדקים באבן במקומות שהתקנו לתוך האבן עוגני ברזל וכדו'. הייתי רוצה לדעת יותר על אופן התרחבות הברזל ופי כמה כאשר הוא מחליד.

  • מיגי

    זירוז חלודה דווקא

    שלום,
    תודה על הכתבה המעניינת. רציתי לשאול האם קיים חומר מזרז חלודה שאוכל לצייר איתו על לוחות מתכת?
    תודה!

  • שיר כהן

    לרוב חומצה\ אקונומיקה

  • חגי

    מילחיה מנירוסטה

    שלום, ברשותי מלחיה מנירוסטה ובהלך כעשר שנים נוצרו בתוכה כתמים גבשושיים של חלודה ושעברה מהניעורים של המלחיה אל תוך המלח. האם יכול להיות שאותו מלח הכיל מתכות כמו כרום? האם שימוש במלחיה שעשויה נירוסטה הינה שימוש ראוי?

  • אשר

    האם אפשר להשתמש בקתודה

    האם אפשר להשתמש בקתודה מטיטניום בתהליך ציפוי אנודייז

  • אבי פולק

    ראקציה בין ציפוי אבץ ו PVC

    אני מקבל מוצר הכולל צינורית מברזל מצופה אבץ ועליה פקק מ PVC. קיבלתי מוצרים וקטע הצינורית המכוסה בפקק היה חלוד. תשובת הספק לשאלה שלי למקור החלודה הייתה כי קיימת ריאקציה בין הפקק (PVC) לציפוי האבץ ומכאן החלודה. האם יש בסיס לטענה הזו?
    ידוע לי כי בתהליך הייצור, המוצר מוטבל במים לבדיקת אטימות, ואמור להיות מיובש לפני הרכבת הפקק על הצינורית והאריזה
    תודה על התייחסות - אבי פולק

  • אורי עמית

    שאלה על ניסוי שעשיתי עם ילדי בנוגע לחלודה

    עשיתי עם ילדי ניסוי להדמיית תהליך של יצירת חלודה - ואני לא מבין את התוצאות... וגם לא הצלחתי למצוא מי שיסביר בדיוק מה קרה ולמה. והנה תיאור הניסוי:
    מטרת הניסוי:
    היתה לראות תהליך של חלודה בצמר פלדה - משום שהוא עם הרבה שטח פנים שמאפשר תהליכים מהירים יותר. תהליך ההחלדה מבוסס על הנסיון היום-יומי שצמר פלדה שמשמש לנקיון סירים וכו' ונשאר על השיש מתחיל להחליד תוך יום ומשאיר סימנים כתומים על השיש... וגם הידיעה שהיתה איפשהו שמי שגר ליד הים האוירה הלחה ומלוחה גורמת לחלודה מהירה במכשירי ברזל.
    מהלך הניסוי:
    שמתי בכמה בקבוקי זכוכית צמר פלדה ותמיסות שונות. 1. צמר פלדה עם מים רגילים. 2. עם אקונומיקה (שמכילה גם סבון) 3. עם מים וחומץ. 4. עם מים עם מלח. 5. עם קצת מים והרבה מלח - אבל רוב צמר הפלדה באויר.
    והנה התוצאות:
    1. צמר הפלדה התחיל להשחיר והצטמק/התגבש עם עצמו. כשהבקבוק טולטל צמר הפלדה השחור התפורר ולאחר מנוחה הפך למשקע שחור בתחתית. כאשר הבקבוק מנוער הופכים המים לעכורים-שחורים. 2. חלודה! צמר הפלדה מחליד במהירות והפוך לחום-כתום. טלטולים גורמים להתפוררות החומר ולשקיעתו בתחתית הבקבוק לאחר מנוחה. ניעור מניב תמיסה בעלת צבע חום-כתום עכור. 3. רוב צמר הפלדה הגיב ונמס במים. המים הפכו לבעלי גוון אדמדם שהפך במהלך הזמן לאדום כהה. אין משקע כמעט, והצבע הוא צלול לגמרי. 4. כמעט אותו דבר כמו מים בלי מלח. 5. צמר הפלדה באויר לא מחליד. ובגדול אין הרגשה של תגובה. ניעור הבקבוק ומגע של מים עם המלח בצר הפלדה גרם למשקעי מלח ולאט לאט תהליך דומה ל(1) ו(4).
    מסקנות:
    צמר פלדה במגע עם מים הופך לשחור. ולא מחליד לכתום כצפוי. המלח אינו משנה עקרונית את התהליך בניגוד למה שציפיתי. רק המגע עם האקונומיקה גרם להחלדה הצפויה בגוון חום-כתום. חומץ גרם לתמיסה אדומה אבל צלולה ונקייה - בניגוד לכל השאר.
    ושאלתי לקוראים עד כאן:
    הסבר בבקשה... זה באמת מעניין אותי ואף מטריד את מנוחתי! מדוע ככה וככה? מדוע מים ואפילו מי מלח אינם מחלידים? והאם הסיפורים לחלודה ליד הים ואיכול חפצי ברזל הוא אמת או דמיון ואם כן למה שם כן חלודה ואצלי בבקבוק לא? ומדוע רק חומרי ניקוי גורמים לחלודה חומה אדומה מהירה? ומה קרה בבקבוק עם החומץ?

  • לינה

    חלודה בברזל בניין

    התקלף הטיח בחלק ממרפסת אצלי וחלק של ברזל הבניין שמחזיק את המרפסת חשוף והתחיל להחליד. שמעתי דעות שונות לגבי שיטת הטיפול והייתי רוצה דעה יותר מדעית. אומרים שלפני תיקון החלק הפגום יש לנקות ולצבוע את הברזל החשוף (לפני הכיסוי שלו והתיקון). אחרים אומרים שאין צורך ושאפשר לתקן ולמלא את המקום החשוף בלי לגעת בברזל, מאחר ולא יהיה חמצן במקום לאחר הכיסוי. זה הגיוני, אבל מה הסיכוי שברזל ללא טיפול בכל זאת ימצא דרך להתחמצן במקרה הזה ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    חלודה בברזל בניין

    לינה שלום,
    אתר זה מספק מידע מדעי בלבד ואיננו מייעצים בנושאים מקצועיים. אולם, כפי שביקשת אני יכול לחוות את דעתי מנקודת מבט מדעית יותר. אחת הבעיות עם חלודה בברזל היא שהיא פריכה ולכן היווצרותה והתקלפותה חושפת שטח פנים גדול יותר של ברזל. בנוכחות של חמצן ומים הברזל שנחשף יתחמצן ויחליד שוב. תהליך ההחלדה הוא תהליך שמאיץ את עצמו. איננו מבין בפרטים המקצועיים אולם אם מונעים ממים או חמצן (או שניהם) מלהגיע לברזל הוא לא יתחמצן גם אם יש עליו חלודה. בכל אופן לדעתי תמיד עדיף לנקות את החלודה ולייבש את הברזל ואם אפשר לצבוע אותו בצבע שמונע חדירת מים. מקווה שעזרתי.
    רן.

  • אריה פז

    חלודה בסביבת אוויר ולחות

    בעקבות קריאת הסבר של מר רן טבעוני אני מבקש לשאול: איך מושפע בורג ברזל שראשו נמצא בסביבת מים (למשל צד פנימי של דוד שמש) ?
    איך מושפע קצהו הנגדי של ראש הבורג שנמצא בסביבת אוויר ולחות (הצד החיצוני של דוד שמש)? בברכה ובתודה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    חלודה מופיעה בנוכחות חמצן ומים

    שלום אריה,
    ככלל ברזל (תרתי משמע) חלודה יכולה להיווצר בנוכחות מים וחמצן. אם אחד משני אילו חסר לא תיווצר חלודה. בתוך הדוד ישנם מים וחמצן ולכן תיווצר חלודה על הבורג, בהנחה שהוא עשוי ממתכת שמחלידה כמו ברזל. החלק החיצוני של הבורג חשוף גם הוא לחמצן ומים שנמצאים באוויר ולכן גם הוא יחליד. ככל שאחוזי הלחות יהיו גבוהים יותר כך האוויר יכיל יותר מים ולכן קצב יצירת החלודה יגדל. בתוך הדוד, תהליך חימום המים גם כן יתרום לעלייה בקצב יצירת החלודה.
    מקווה שעזרתי,
    רן.

  • דני

    טטנוס

    תינוק שמתחיל לזחול וללכת, אמא חוששת שניפצע מחלודה. זה באמת מסוכן? צריך לתת טטנוס מראש בגיל 9-12 חודשים?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    עליך להתייעץ עם גורמי רפואה

    שלום דני,
    כפי שציינתי בתחילת הכתבה, לא כל פגיעה מעצם חלוד עלולה להוביל לטטנוס אולם אם יש ספק אין ספק ולכן תמיד מומלץ להיבדק. על מנת לקבל תשובה לשאלתך עליך להתייעץ עם גורמי רפואה המוסמכים לכך.

  • ארז

    פסיבצייה של נירוסטה לאחר הלחמה

    שלום רב,
    אשמח לשמוע את דעתך בנושא בעייתי שאני נתקל בו.
    לאחר ריתוך של חלקי נירוסטה , מיקום הריתוך למעשה " נשרף" מפני שתהליך ריתוך המתכות מתבצע בחום רב ( ריתוך TIG ) נירוסטה לנירוסטה.
    כאשר הנירוסטה המרותכת באה במגע עם מיים מיקום הריתוך מקבל חלודה.
    אשמח לדעת מהיא הדרך הנכונה והטובה ביותר להחזיר את היכולת של הנירוסטה ללא מחלידה.
    האם על ידי ציפוי כרום ?
    תודה מראש על עזרתך בנושא זה

    ארז

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    פסיבציה של נירוסטה לאחר הלחמה

    שלום רב ארז,
    פלדת אל-חלד או נירוסטה איננה מוגנת לחלוטין מחמצון. לכן, בהחלט יכול להיות שבתהליך ההלחמה החום הרב שנוצר גורם לחימצון הנירוסטה. בהנחה שבאיזור ההלחמה אין לך זיהומים של מתכות נוספות שעלולות להתחמצן בקלות (כמו ברזל) ושהמתכת המולחמת (חומר המילוי) היא נירוסטה בלבד ציפוי של כרום בהחלט יוכל לספק הגנה מפני חימצון (שהרי כרום נמצא גם בנירוסטה והוא זה שיוצר את שכבת הפסיבציה) או לפחות להאט את קצב החימצון בצורה ניכרת.
    רק אציין שאינני מומחה בנושא הלחמות ודעתי בנושא היא המלצה בלבד.
    מקווה שעזרתי.

  • ארז

    תודה על עזרתך

    תודה

  • רותם

    ראקציה בין פלדה לנחושת

    שלום רב,

    אני מהנדס בניין ורציתי לדעת האם יכולה להיווצר קורוזיה בין חיבור נחושת לפלדה מגולוונת (חיבור בריתוך בציפוי אבץ) חשופים לתנאי גשם ושלג.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    ריאקציה בין פלדה לנחושת

    פוטנציאל החיזור של האבץ נמוך יותר משל הנחושת ולכן האבץ יוכל לספק הגנה קתודית לנחושת (ככל הנראה פחות יעילה מההגנה על ברזל). פלדה מגולוונת מוגנת מפני חימצון מכיוון שלרוב היא מצופה בשכבת הגנה המונעת את הגעת החמצן לברזל. הריתוך פוגם בשכבה זו וכתוצאה מכך הברזל בפלדה הופך לחשוף יותר בפני חימצון. לאבץ פוטנציאל חיזור נמוך יותר משל ברזל ונחושת. לכן, שימוש באבץ בהחלט יעזור בהגנה מפני חימצון הנחושת או הברזל באזור הריתוך. האם הוא ימנע זאת לחלוטין? אני בספק. המים והחמצן באוויר יוצרים תנאים המאפשרים חימצון תמידי של הברזל והנחושת ולכן זו רק שאלה של זמן עד שתתחיל להתפתח קורוזיה באזור. חשיפת האזור לתנאי קור וחום רק יגרמו להיווצרות פגמים נוספים באזור הריתוך, בשל התרחבות והתכווצות של המתכות, ולכן להאצת תהליך הקורוזיה.
    מקווה שעזרתי.

  • טל

    חיבור בין נחושת לפלדה מגולוונת

    שלום רב,
    אני מבקש לדעת האם חיבור של ברגים מגולוונים או פסי פלדה מגולוונים לכבלי נחושת או פסי נחושת יכול לגרום לריאקציה כימית שתגרום לקורוזיה. האם אפשר להשתמש בחיבורים אלה?

  • אוראל

    שאלה בהקשר לשאלה של טל..

    שאלה בהקשר לשאלה של טל..
    למה שתיווצר לי ריאקציה כימית בין הפלדה המגולוונת לבין פסי הנחושת?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    תשובה

    החיבור בין מתכת מגולוונת ובין נחושת לא ייצור ריאקציה. אינני יודע עם איזה חומר נעשה תהליך הגילוון אך במידה והוא נעשה באמצעות אבץ ייתכן והאבץ יתחמצן מעט מכיוון שיווצר מצב של הגנה קתודית שבו האבץ מתחמצן במקום הנחושת.

  • עדנה

    הגנה קתודית

    האם האבץ עובר חמצון גם הוא ע"י החמצן שבאוויר? ואם כן, האם זה לא "גומר" לברזל את האלקטרונים?
    תודה!

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    הגנה קתודית-תשובה

    גם אבץ עובר חימצון על-ידי האוויר אך בשונה מאלומיניום שכבת האוקסיד שנוצרת לא מונעת לגמרי את המשך חימצון האבץ. אך ביחס לברזל קצב החימצון של האבץ איטי מאוד.
    תהליך החימצון של האבץ לא גומר לברזל את האלקטרונים. בתהליך החימצון מולקולת החמצן לוקחת מהאבץ את האלקטרונים ומכיוון שפוטנציאל החיזור של הברזל גבוה משל האבץ הוא לא מוסר אלקטרונים לאבץ. לכן, האבץ ימשיך להתחמצן.

  • hzi

    הגנה קתודית

    בדוד לחמום מים, בחלק הפנימי של הדוד מצופה בהגנה נגד שיתוך (אמייל, צבע אפוקסי), ובכל זאת מוסיפים בתוך הדוד גם מגנזיום כהגנה, האם זאת הגנה נוספת נגד שיתוך?
    כדי ליצור את אותו אפקט של הגנה קתודית ניתן לחבר בן הברזל למים מתח חשמלי מתאים (מתח ישר, ממקור מתח חיצוני או חיבור קבוע דרך רשת החשמל ). מדוע צורה זאת של חיבור לא מקובלת בדודים לחימום מים כאשר יתרונה הוא שאין כאן מגנזיום שאורך חייו קצוב ושעלות מתקן כזה (ספק מתח) היום הוא נמוך דבר שיאריך את חיי הדוד?
    האם יש מגבלה לחבר הגנה קתודית גם לקולטי שמש מברזל (בהם להבנתי אין הגנה קתודית)?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    תשובה

    תחילה אציין שאני לא מתמצא בתחום הדודים ולכן לא אוכל לענות על שאלותיך בהקשר המקצועי אך כן אנסה לענות בהיבט היותר מדעי.
    ציפוי באמצעות אמייל או אפוקסי אכן מונעים את המגע בין המים לבין גוף החימום או גוף הדוד וכך מונעים שיתוך. פעולת החימום והקירור יכולה לגרום עם הזמן להופעת פגמים או סדקים בציפוי האמייל כך שמים יוכלו לבוא במגע עם הברזל. לכן קיימת הגנה קתודית בעזרת מגנזיום שמהווה הגנה נוספת מפני שיתוך.
    לגבי יצירת מתח בין הברזל למים. לא ניתן לעשות זאת באופן ישיר אלא באמצעות אלקטרודה נוספת ואז בהפעלת מתח אפשר לגרום לאלקטרוליזה של המים שיוצרת גז חמצן דליק וגז מימן. תהליך זה מסוכן בנוכחות גוף חימום ובנוסף הוא צורך אנרגיה שכמובן עולה כסף. אינני בקיא בנתונים המדויקים אך נראה לי שאנודת המגנזיום, שאיננה צורכת אנרגיה, תחזיק כמה שנים ולכן משתמשים בה.....
    לגבי קולט השמש - שוב, אינני בקיא בתחום דודי השמש אך כן אוכל לומר שכל תפקידו של קולט השמש הוא להפוך את אנרגיית השמש (פוטונים) לאנרגיה חשמלית (אלקטרונים). פעולת הקולט והמעבר מפוטונים לאלקטרונים מתבססת על חומרים שנקראים מוליכים למחצה ולא על מתכת שעלולה להתחמצן כמו ברזל. לדעתי, זו הסיבה שפשוט אין צורך בהגנה קתודית.
    מקווה שעזרתי.

  • ש.חיים

    הגנה קטודית

    איזה כמות אבץ נידרשת להגנה על מבנה מפלדה? האם יש ערכים לכך לפי תקופת ההגנה הנידרשת וכו'. אודה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    הגנה קתודית - תשובה

    כמות האבץ הדרושה להגנה על מבנה פלדה תלוי כמובן בגודל המבנה. אני לא חושב שישנם איזשהםערכים מספריים ספציפיים מכיוון שישנם עוד גורמים שיכולים להשפיע על קצב חימצון הברזל כמו הסביבה, לחות, זמן ההגנה הדרוש ועוד. באופן כללי, ישנו מדד עבור כל אנודת הקרבה שמתאר מהו קצב איבוד החומר לשנה כלומר מהו משקל האבץ שהתחמצן במשך שנה. אני אינני בקיא בפרטים המדויקים אך ישנם בעלי מקצוע שתפקידם לקבוע מהו הגודל הדרוש לפי הצרכים הספציפיים. מקווה שעזרתי.

  • סנדרה

    טעות

    שלום רב,
    התגובה 4Fe2 + 3O2 → 2Fe2O3 לא מאוזנת.
    בברכה,
    סנדרה

  • עמודים